本发明专利技术公开了一种伺服在线油液取样控制装置及方法。该装置包括水泵、直流电源接口、电源转换单元以及分别与电源转换单元相连的CAN通讯单元、ARM芯片、信息采集反馈单元、控制驱动单元和电磁阀，ARM芯片通过控制驱动单元、信号采集反馈单元实现对取样量、样品流速的双闭环控制；在检测时，电磁阀打开，油液在水泵作用下进入装置。该方法是：在水泵工作时，信息采集反馈单元实时采集水泵叶轮的旋转角度和速度并发送到ARM芯片，ARM芯片将反馈的信号值进行计算后和上位机给定的取样量、样品流速的期望值相比较，根据二者差值进一步调整水泵运行状态。本发明专利技术结构简单、运算速度快、通讯效率高，并具有扩展方便、电流闭环的自我保护功能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机械装备摩擦润滑系统状态监测与故障诊断
，特别涉及ー种伺服在线油液取样控制装置及方法。
技术介绍
机械装备所用润滑油具有減少零件表面间摩擦阻力、降低表面材料磨损、保证装备安全可靠运行以及延长装备使用寿命等功能，是エ业机械装备必备的工作介质。但润滑油在长期受剪切、摩擦热、污染等作用下其性能将发生衰变，直接影响到机器装备摩擦副的润滑性能，目前对在用润滑油性能评判主要是通过离线取样分析为主。润滑油离线监测技术是对离线采集到的装备润滑油或工作介质样品， 利用光、电、磁学等技术手段，分析其理化指标和所检测携帯的各种颗粒信息，从而获取机器的润滑磨损状态，以便科学地采取措施，保障装备运行安全。离线油液监测分析过程中，首要的是润滑油定期取样，由于不可能及时送到各专业检测实验室分析评价，有可能延误对机械装备故障的判定；同吋，为了满足大型连续作业装备、关键装备以及对安全性要求高的装备的实时现场监测与诊断需要，润滑油的在线监测技术使用显得尤为必要。油液在线监测是指在运行过程中对润滑油实时、连续的监测并及时动态地获取润滑磨损等状态信息，达到实时润滑磨损状态监测与故障诊断目的。润滑系统的在线监测消除了离线油液检测的人为不确定性因素，取样和检测几乎同时进行，井能及时为人员提供机械系统的润滑磨损实时状态，保障机械装备运行安全。目前，根据在线监测传感器或集成仪器在润滑系统中的安装方式可分为两种一种是直接安装在油路中，称嵌入式在线监测；另一种是安装在附加的旁路油路中，称在线监測。其中，因监测传感器或集成仪器，尤其是对磨损颗粒图像及浓度的在线监测传感器，对取样量、取样分析时的油液流速以及取样运行中不可控的ー些干扰因素都很敏感，因此对于旁路安装的传感器或集成仪器，如何精确控制润滑油进入旁路时的油液流速是在线监测技术关键。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种伺服在线油液取样控制装置，该装置能够在实施机械设备润滑磨损在线监测时保持取样稳定，能精确闭环伺服控制润滑油取样量和取样流速，精确控制电磁阀开启时刻，并具有扩展方便、电流闭环的自我保护功能。本专利技术的另一目的在于提供一种基于上述装置的伺服在线油液取样控制方法，该方法具有实现简单、运算速度快、通讯效率高的优点。本专利技术ー种伺服在线油液取样控制装置，包括水泵、直流电源接ロ、电源转换单元以及分别与电源转换单元相连的CAN通讯单元、ARM芯片、信息采集反馈单元、控制驱动单元和电磁阀，电源转换单元与直流电源接ロ连接，用于将外界电压转换成上述各部件的エ作电压，所述ARM芯片通过CAN通讯单元与上位机信号连接，ARM芯片控制电磁阀的开闭，ARM芯片发出的控制信号通过控制驱动单元解调后发送到水泵，控制水泵的运转，信号采集反馈单元用于采集水泵的信息并将信息传递到ARM芯片，ARM芯片根据反馈信息调节水泵的即时工作状态；所述控制驱动单元与直流电源接ロ相连；电磁阀与外部油路相连；在检测时，电磁阀打开，油液在水泵作用下进入装置。优选的，所述装置还包括自我保护单元，自我保护单元分别与电源转换单元、ARM芯片和控制驱动单元相连，控制驱动单元采集水泵的内电流信号，并将内电流信号发送到自我保护单元，自我保护单元将收到的信号与ARM芯片给定的内电流信号进行比对，一旦内电流超过限值，则自我保护单元将信号发送到控制驱动单元，控制驱动单元控制水泵停止运转。更进一歩的，所述自我保护单元将控制驱动单元传递来的水泵内电流信号实时地发送到ARM芯片上，ARM芯片上设有显示装置，显示装置实时地显示内电流信号。采用这种装置可以方便操作人员实时观察当前的水泵运行情況。 优选的，所述自我保护单元包括依次相连的第一运算放大器、第二运算放大器，第一运算放大器分别与ARM芯片、控制驱动单元相连，第二运算放大器与控制驱动单元相连，第二运算放大器通过电阻接地。优选的，所述水泵为电机式无刷直流水泵。优选的，所述电源转换单元包括15-36V的电源输入接ロ、第一电压转换芯片、第ニ电压转换芯片、第三电压转换芯片，电源输入接ロ与外界直流电源接ロ相连，第一电压转换芯片分别与控制驱动单元、自我保护单元连接，第二电压转换芯片分别与CAN通讯单元、信息采集反馈单元、自我保护单元连接，第三电压转换芯片分别与ARM芯片、电磁阀连接。优选的，所述信息采集反馈单元包括滞回比较器和旋转变压器，旋转变压器一端通过联轴器和水泵泵轴连接，用于将采集到的水泵的取样量和取样速度信号发送到滞回比较器，滞回比较器将旋转变压器解调后的数字信号稳定后，发送到ARM芯片，滞回比较器还与电源转换单元相连。优选的，所述控制驱动单元包括第一桥式驱动芯片、第二桥式驱动芯片以及四个场效应管Qi、Q2、Q3、Q4，第一桥式驱动芯片与场效应管QpQ2的栅极连接，第二桥式驱动芯片与场效应管Q3、Q4的栅极连接，场效应管Qp Q3的源极分别与场效应管Q2、Q4的漏极连接，场效应管QpQ3的源极分别与第一桥式驱动芯片、第二桥式驱动芯片连接；第一桥式驱动芯片、第二桥式驱动芯片均分别与ARM芯片、自我保护单元相连，场效应管Q1. Q3的漏极分别与直流电源接ロ连接，场效应管Qp Q3的源极分别与水泵的输入端连接，场效应管Q2、Q4的源极分别与自我保护单元连接。本专利技术还提供了一种基于上述伺服在线油液取样控制装置的控制方法，ARM芯片控制电磁阀打开，并驱动水泵叶轮旋转，在水泵工作吋，信息采集反馈单元实时采集水泵叶轮的旋转角度和速度并发送到ARM芯片，ARM芯片根据信号值进行计算，得到当前取样量和样品流速，然后跟上位机给定的取样量、样品流速的期望值相比较，根据二者差值进ー步调整水泵运行状态。优选的，所述旋转角度是指在一定时间内叶轮旋转过的角度，为叶轮旋转速度和时间的乘积，当前样品流速和叶轮旋转速度之间的关系是通过实验统计确定的，当前取样量为当前样品流速乘以时间。具体包括以下步骤(I)开始取样ARM芯片控制电磁阀打开，然后通过控制驱动单元开启水泵，油路中的油液进入装置；(2)取样过程中，信息采集反馈单元实时地采集水泵叶轮的旋转角度和速度，然后传递到ARM芯片，上位机通过CAN通讯单元将给定的取样量、样品流速的期望值发送到ARM芯片，ARM芯片根据当前叶轮的旋转角度和速度计算出对应的取样量和样品流速，然后与给定的期望值进行比对，根据其差值发出反馈信号到控制驱动单元，控制驱动单元进行信号解调后控制水泵的运转，实现对水泵取样量、样品流速的双闭环控制；(3)待达到要求的取样量，则ARM芯片先控制电磁阀关闭，水泵继续转动，开始抽 空气，直到装置内部的油液也被输送到待取样的油池中，然后关闭水泵。优选的，所述方法中还包括自我保护功能，控制驱动单元采集水泵的内电流信号，并将内电流信号发送到自我保护单元，自我保护单元将收到的信号与ARM芯片给定的内电流信号进行比对，一旦内电流超过限值，则自我保护单元将信号发送到控制驱动单元，控制驱动单元控制水泵停止运转。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果I、本专利技术的核心处理器采用高速的ARM数字芯片，它继承了微控制器的特点，无论在运算速度和数据的处理能力上都可以满足运动控制的高实时性要求，为完成复杂的实时运动控制算法提供了可靠的平台。2、本专利技术装置与上本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种伺服在线油液取样控制装置，其特征在于，包括水泵、直流电源接ロ、电源转换单元以及分别与电源转换单元相连的CAN通讯单元、ARM芯片、信息采集反馈单元、控制驱动单元和电磁阀，电源转换单元与直流电源接ロ连接，用于将外界电压转换成上述各部件的工作电压，所述ARM芯片通过CAN通讯单元与上位机信号连接，ARM芯片控制电磁阀的开闭，ARM芯片发出的控制信号通过控制驱动单元解调后发送到水泵，控制水泵的运转，信号采集反馈单元用于采集水泵的信息并将信息传递到ARM芯片，ARM芯片内设数字PID反馈单元调节水泵的即时工作状态；所述控制驱动单元与直流电源接ロ相连；电磁阀与外部油路相连；在检测吋，电磁阀打开，油液在水泵作用下进入装置。2.根据权利要求I所述的伺服在线油液取样控制装置，其特征在于，所述装置还包括自我保护单元，自我保护单元分别与电源转换单元、ARM芯片和控制驱动单元相连，控制驱动单元采集水泵的内电流信号，并将内电流信号发送到自我保护单元，自我保护单元将收到的信号与ARM芯片给定的内电流信号进行比对，一旦内电流超过限值，则自我保护单元将信号发送到控制驱动单元，控制驱动单元控制水泵停止运转。3.根据权利要求2所述的伺服在线油液取样控制装置，其特征在干，所述自我保护单元将控制驱动单元传递来的水泵内电流信号实时地发送到ARM芯片上，ARM芯片上设有显示装置，显示装置实时地显示内电流信号。4.根据权利要求3所述的伺服在线油液取样控制装置，其特征在于，所述自我保护单元包括依次相连的第一运算放大器、第二运算放大器，第一运算放大器分别与ARM芯片、控制驱动单元相连，第二运算放大器与控制驱动单元相连，第二运算放大器通过电阻接地； 所述控制驱动单元包括第一桥式驱动芯片、第二桥式驱动芯片以及四个场效应管QpQ2、Q3、Q4，第一桥式驱动芯片与场效应管Qp Q2的栅极连接，第二桥式驱动芯片与场效应管Q3> Q4的栅极连接，场效应管Qp Q3的源极分别与场效应管Q2、Q4的漏极连接，场效应管QpQ3的源极分别与第一桥式驱动芯片、第二桥式驱动芯片连接；第一桥式驱动芯片、第二桥式驱动芯片均分别与ARM芯片、自我保护单元相连，场效应管Qp Q3的漏极分别与直流电源接ロ连接，场效应管Qp Q3的源极分别与水泵的输入端连接，场效应管Q2、Q4的源极分别与自我保护单元连接； 所述水泵为电机式无刷直流水泵。5.根据权利要求I所述的伺服在线油液取样控制装置，其特征在于，所述信息采集反馈单元包括滞回比较器和旋转变压器，旋转变压器一端通过联轴器和...
【专利技术属性】
技术研发人员：贺石中，陶辉，陈闽杰，冯伟，
申请(专利权)人：广州机械科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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